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污泥厌氧消化和污泥热处理的相关技术应用

来源:北京北科 时间:2011-09-26 点击次数:

 

前言:我国城市污泥处理处置任务紧迫,同时由于污泥处理处置还处于起步阶段,应充分借鉴国外的成功经验和先进技术。

  在2011年“水业高级技术论坛”上,上海市政工程设计研究总院总工张辰重点介绍了几种污泥处理处置新技术,包括污泥厌氧消化和污泥热处理的相关技术。

一、污泥厌氧消化
  污泥厌氧消化技术主要包括 热水解厌氧消化技术、高含固厌氧消化、沼气利用技术等三大技术;

1. 热水解厌氧消化技术

  热水解厌氧消化技术就是在厌氧消化工艺前增加一个预处理工艺,通过热水解改善污泥厌氧消化性能、提高处理效率、增大甲烷产量。经过热水解预处理后,污泥的含固率会提高,可以达到9~12%,从而节省了污泥消化体积,节约了土建费用。此外,热水解还可以很好的抑制泡沫的产生。但该技术为专利技术,供应商有限,建设成本较高;热水解技术需要在高温高压条件下运行,对操作人员的要求高;此外,我国的污泥含砂量高、有机质低,采用该技术能否达到同样的效果还需要进行研究。

2. 高含固厌氧消化

  高含固厌氧消化,同样是先进行预处理,使污泥含水率降低到80%多,含固率提高。传统污泥厌氧消化工艺中污泥含固率设计值一般为3%,但现在随着加工技术的发展,厌氧处理设备的发展,污泥预处理技术的发展,使得污泥含固率能够逐步提高。污泥含固率的提高对建设费用及污泥产气率都有很大改善。

芬兰的HLAD 工艺,进入污泥预反应池的污泥设计含水率85%。据国外案例,产气效率比传统厌氧消化高出30%。在昆明有一个污泥处理工程,全套引进采用芬兰技术。目前土建工程已基本完成。

高含固厌氧消化技术本身存在一些难点: 1)反应基质浓度高,造成反应中间产物与能量在介质中传递、扩散困难,易形成反馈抑制;2)水分含量低影响细胞移动或酶扩散,增大启动难度; 3)搅拌阻力大,能耗高。

3.沼气利用技术

  污泥经厌氧消化处理后可以产生沼气,沼气提纯及综合利用也有很多新技术,使得沼气中甲烷含量提高,可以应用到各个领域。

如应用沼气提纯处理设备, 1400Nm3/h的沼气采用吸收法处理后,生产甲烷含量为97%的900Nm3/h甲烷气。采用沼气发电设备,甲烷含量60%的沼气热值约5130kcal/ m3, 1m3沼气可转化1.6 ~1.8kwh电能。国内中小型沼气发电设备发展已比较成熟。

二、污泥热处理相关技术

  污泥热处理相关技术主要包括污泥焚烧及替代技术、污泥焚烧灰磷回收技术和污泥亚临界水反应技术。

1.污泥焚烧及其替代技术

  张辰介绍说,我们可以利用污泥从80度低温到1200度高温焚烧曲线,选取不同的点发挥其中间有机物的作用。

  在无氧条件下进行污泥炭化就是值得研究的技术,如高温碳化技术(温度800℃左右)、中温碳化技术(温度450~600℃)、低温碳化技术(温度300℃以下)。这样可以使污泥形成一定的资源。2007 年11 月在日本Tobu 污泥厂开始运行的污泥碳化设施。每年对9.9 万吨脱水污泥进行干化,然后进行碳化,生产出8700 吨生物质固体燃料。这些燃料被运送到Nakoso 电厂,与煤进行混合( 混合量大约是煤的1%)发电。

此外,在污泥气化阶段,如采用旋风式污泥燃烧炉,焚烧温度在1200℃以上,产生的飞灰少,在这个阶段由于有机质全部被利用,无机的成分熔融状态,如果迅速降温会形成很好的建筑材料,灰渣可直接做建材(又称玻璃体骨料)。但是该技术成本高,仅在美国和日本有几处应用。

2.污泥焚烧灰磷回收技术

以磷回收为目的的焚烧灰利用技术也是目前大家较关注的技术。在澳大利亚Lower Molonglo污泥焚烧厂,每天有脱水污泥47 吨,产生焚烧灰渣16 吨。焚烧灰渣用作土壤调理剂。

日本完全依赖于国外进口磷,而大约40-50%以磷矿形式进口的磷最终进入到污水中。岐阜市探索了对焚烧灰渣进行脱毒处理,作为磷肥重新利用,并在2010 年年初建设了实际规模的处理中心。

3.污泥亚临界水反应技术

  一般认为水处于200~374℃、10~22MPa时的状态,称为水的亚临界状态。污泥中有机物在这种亚临界状态可直接与O2或空气进行燃烧反应。日本一家公司曾对该技术进行过推广和介绍,污泥亚临界水反应技术可以使污泥在亚临界状态有机质产生一部分的气,气体可以回收,上清液可以回收,固体形成了很好肥料,使得气固液三相得到有效分离。

以上由张辰专家介绍的这些技术不仅仅停留在研究阶段,而是具有一定的实际运行经验,这将为国内污泥处理行业提供很好的参考和借鉴。北京北科绿洁作为一家专业从事净水的企业,我们期待国内污泥处理技术能进一步的提高,从而提高对污泥处理的水平。

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